[发明专利]用于将添加剂添加至水泥状组合物的方法和设备

说明书

发明领域

本发明涉及用于将添加剂添加至水泥状组合物的方法和设备。更具体的，本发明涉及用于将纳米纤维素（nanocellulose）添加至水泥状组合物的方法。此外，本发明涉及通过所述方法制备的产品。

发明背景

混凝土是一种由水泥、砂、石和水的混合物制成的建筑材料。混凝土在与水混合和浇筑后，会通过称为水合作用的化学过程固化和硬化。水与水泥反应，水泥将其它成分粘合在一起，最终形成石材状材料。混凝土用来建造路面、建筑结构、地基、汽车道/道路、桥梁/立交桥、停车场设施、砖块/石块墙以及门、围栏和电线杆的底板。

在混凝土技术中，一重要和有趣的领域是自密实混凝土（SCC），它可依靠重力自动铺展和固结。因此，不需要外部振动或另外压实。硬化后的混凝土在结构上与正常的混凝土功能类似。自密实混凝土可用于制备非常高质量的混凝土。因为不需要压实工作，建造过程中的噪音水平明显下降，而且消除了一工作阶段。在自密实混凝土中，可能会发生离析，可以是水或骨料的离析。原材料组合物或含水量的变化甚至可以在很大程度上改变所述自密实混凝土的行为。缺少稳定性限制了所述自密实混凝土在某些应用的使用。

注射砂浆用于与注射技术一起使用。这些材料所要求的性质包括：例如，必要的流动性和水的低离析。添加剂可用于改变混凝土的性质。

发明概述

本发明的目的是提供一种用于将添加剂具体为纳米纤维素添加至水泥状组合物的新方法和设备。将纳米纤维素均匀的添加至各种混合物是非常具有挑战性的。由于水泥混合物例如混凝土的性质且具体为其快速干燥的性质，制造过程可只需非常短的时间，通常只有几分钟。对于添加剂的均匀混合来说，这产生了额外的挑战。

为了实现本发明的目的，根据一优选实施方式，所述方法包括：

-形成液体流，

-提供添加剂至该系统，

-进料通过将添加剂以与所述液体流流向基本横切的方向进料至该液体流的方式，定量进料所述添加剂至所述液体流，以这样的方式形成包含液体和所述添加剂的混合物，以及

-将所述形成的混合物作为添加剂添加至水泥状组合物。

优选的，多亏了所述进料方法，所述添加剂在所述液体流的基本上整个横截面区域混合。

根据另一实施方式，所述方法包含：

-形成液体流，

-将添加剂进料至该系统，

-通过将添加剂以与所述液体流流向基本逆流的方向进料至该液体流的方式，定量进料所述添加剂至所述液体流进料，以这样的方式形成包含添加剂和液体的混合物，以及

-将所述形成的混合物作为添加剂添加至水泥状组合物。

优选的，多亏了所述进料方法，所述添加剂在所述液体流的基本上整个横截面区域混合。

根据一优选实施例，所述添加剂包括纳米纤维素，所述纳米纤维素的固体含量，例如，当提供给所述液体流时可为约2%。根据一优选实施例，当提供给所述液体流时，所述纳米纤维素的固体含量可为0.5至5%，优选的为1至3%。

一独立的注射流体可用于辅助添加所述添加剂，优选的为纳米纤维素。因此，根据一实施例，可以以这样的方式强化所述添加剂至液体流的混合：用于添加所述添加剂的装置，例如添加纳米纤维素的装置不仅包括进料槽而且还包括独立的注射流体进料槽，用于通过注射流体提供所述添加剂至流动槽。根据一优选实施例，所述注射流体进料槽由一侧流槽组成，所述侧流槽连接至流动槽，并用于从流动槽吸收流体并通过喷嘴将该流体传送回所述流动槽。

根据一优选实施例，多亏了横切的添加所述添加剂，例如纳米纤维素的注射，所述添加剂例如纳米纤维素进入所述液体流的均相混合发生于一强化混合区，该强化混合区沿着液体流的流动方向位于或紧随所述定量进料点。如果被添加的所述纳米纤维素混合物的进料速率高于所述液体的流速，该混合变得特别有效。替代或除了横切添加所述添加剂以外，例如，所述添加剂可逆流地提供至所述液体流。另外，在这种情况下，所述添加剂例如纳米纤维素进入所述液体流的均相混合发生于一强化混合区，该强化混合区沿着液体流的流动方向位于或紧随所述定量进料点。即将被进料的添加剂的进料速率在这种情况下也优选的高于所述液体的流动速率。